Matematica e modelli biomedici, un cammino appena iniziato – INCA-ABACO

Ecco il secondo seminario del ciclo:

Infrastrutture di Calcolo A Basso Costo

Negli ultimi anni le interazioni tra i matematici e le scienze biomediche sono cresciute enormemente. Le sfide poste dalla ricerca di cuincontro22marzore per malattie come i tumori o i disturbi cardiovascolari necessitano di modelli sempre più precisi per migliorarne la comprensione e ottimizzare le possibili risposte terapeutiche. Inoltre, le possibilità aperte dall’utilizzo di cellule staminali, apre la porta a nuovi scenari in cui i modelli matematici potranno aiutare i medici nella rigenerazione dei tessuti lesi.
In questa presentazioni, alcuni casi concreti di interazione tra modelli matematici e applicazioni biomediche verranno descritti.

Roberto Natalini
Direttore dell’Istituto per le Applicazioni del Calcolo “M. Picone” – C.N.R.
22 Marzo 2016
ore 16.00
Aula 12
So.Ge.Ne. – Via Della Ricerca Scientifica 1, Roma, RM

Computer a DNA – D. Shasha e C. Lazere

“Nello scrivere questo libro, abbiamo incontrato una costellazione di idee che potrebbero essere decisive per cambiare il mondo, in meglio. […] Speriamo che le storie di questi avventurieri senza paura piacciano a chi le leggerà quanto a noi è piaciuto scriverle.”

Questo libro raccoglie quattordici interviste a scienziati, classici e atipici, sull’evoluzione del calcolo in senso biologico. [singlepic id=301 w=200 h=300 float=left] Tre parole in una frase che potrebbero risultare più che oscure, tanto più messe l’una accanto all’altra. Il calcolo, l’invenzione o, secondo i vostri gusti filosofici, la scoperta di Leibniz e Newton, la sua implementazione attraverso i metodi informatici; l’evoluzione, la nostra, dei nostri mezzi e delle nostre conoscenze ed, infine, la biologia, una fonte di nuovi paradigmi per l’informatica.

Le interviste contenute in questo libro si muovono in questa ottica, presentando quattordici diverse applicazioni e qualche possibile approccio al problema di superare la tecnologia del silicio, o quantomeno, di integrarla con i meccanismi della biologia. Costruire macchine biologiche, cellule in grado “di fare i conti” e di modificarsi ed agire per noi. Tanto per fare un esempio di quelli entusiasmanti e ancora al di là dal venire, cellule che inserite nella pelle o nell’organismo possano ripararlo, protesi che potremmo definire bio-meccaniche. Sfruttare le nostre conoscenze sulla biologia per costruire algoritmi ispirati ai processi evolutivi, un tipo di programmazione che si dice “genetica”, cioè lo sfruttare il meccanismo dell’evoluzione, piccoli mutamenti casuali, selezione e adattamento, per far sopravvivere i programmi più adatti; per fare di nuovo un esempio, questa volta di una tecnica abbastanza in uso, un programma in grado di assemblare e ricombinare progetti diversi in base a regole di adattamento e a specifiche da garantire, in modo da ottenere il progetto che si avvicini di più all’efficienza massima e che rispetti tutte le regole necessarie.

Una serie di scenari veramente molto interessanti e che sembrano essere piuttosto promettenti. La grossa pecca del libro è probabilmente proprio nella forma, una raccolta di interviste e di dialoghi con gli scienziati che lavorano a questi progetti, interessanti e di semplice comprensione, ma molto poco approfondite nel senso delle idee, più che raccontare l’idea in sé si preoccupano di raccontare l’idea dell’idea e le sue possibili ricadute. Qualche dettaglio in più avrebbe sicuramente aiutato. In definitiva, da leggere: ni.

Recensione pubblicata anche su: http://lalibreriaimmaginaria.splinder.com/.

Splendori e Miserie del Cervello – Semir Zeki

“Se la realizzazione del concetto cerebrale sintetico, o l’ideale cerebrale, è comunemente difficile o impossibile nella vita reale, o persino nell’arte, una soluzione potrebbe essere presentarlo in una forma incompleta – essendo la forma completa irraggiungibile – e lasciare all’immaginazione del soggetto che percepisce, all’artista non meno che allo spettatore o al lettore il compito di completare l’esperienza in base ai concetti sintetici del suo cervello in un determinato istante.”

Semir Zeki, autore di questo saggio, è professore di neurobiologia alla University College di Londra e dal 1994 ha cominciato ad occuparsi dello studio delle basi neurali di quella che noi chiamiamo “creatività” e [singlepic id=267 w=200 h=303 float=right] della formazione dei concetti e dei giudizi estetici. Questo è l’argomento di questo saggio. Partendo dall’analisi della struttura del cervello e dal processo di astrazione, propone un’analisi del meccanismo di costruzione dei concetti e delle idee. Per chi avesse un po’ di ricordi della filosofia del liceo, o di qualche lettura filosofica successiva, un’analisi simile a quella della Critica della Ragion Pura di Kant. Per chi associa questo nome a giorni di paure e tormenti indicibili, calma, l’indagine è simile e con la stessa prospettiva, ma il linguaggio e gli strumenti sono diversi. A partire dagli studi, le mappature e le possibili date dall’imaging del cervello (fMRI), il professor Zeki costruisce e propone uno schema attraverso cui, dal sensibile, si arriva alla costruzione di un concetto sintetico della realtà, ovvero di una astrazione ottenuta mediando tutti gli input sensoriali. L’idea, o concetto, di unità nell’amore, di bellezza o di colore.

L’importanza e le potenzialità di questo approccio sono notevoli: attraverso la conoscenza del meccanismo neurologico è possibile interrogarsi sul nostro modo di percepire la “realtà” di intessere rapporti e di sviluppare un senso estetico. Tra le prime cose di cui ci si rende conto, c’è l’impossibilità di soddisfare i nostri concetti sintetici, di provare esperienze reali, dunque finite, che possano soddisfare un’idea astratta, risultato, di un’infinità di percezioni differenti. Ecco la fonte dell’insoddisfazione, dell’impossibilità di trovare una compiutezza che sia anche completezza. Questa, in effetti, è una tesi che è attualmente impossibile sostenere solo sulla base degli esperimenti neurologici, per cui probabilmente saranno necessari ancora anni di esperimenti. Tuttavia, c’è un modo indiretto di tentare questa verifica, ed è attraverso l’analisi dei prodotti della mente: le arti figurative, la letteratura e la creatività umana in genere. Quest’analisi è quello di cui si occupa la terza e quarta parte del libro: Michelangelo, Cézanne, Dante i poeti mistici arabi, Wagner e Thomas Mann. Una carrellata attraverso la produzione artistica dell’uomo per osservare come il cervello pone i concetti che ha generato in essere: l’uso dell’ambiguità, dell’incompiuto, l’impossibilità di trovare una soluzione terrena al problema dell’amore, la volontà di unità nell’amore.

Si può considerare questo saggio come il manifesto di una disciplina neuroestica (http://www.neuroesthetics.org/), disciplina su cui probabilmente è ancora presto per pronunciare giudizi conclusivi e limitativi, ma che sembra essere promettente e feconda di risultati e di punti di vista innovativi e unificatori tra i diversi approcci all’estetica. Per questo se siete interessati a farvi qualche domanda sul funzionamento del cervello e su quello che possiamo fare in più conoscendone i meccanismi questo saggio può essere un buon punto di partenza.

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L’origine delle specie – Charles Darwin

“Dunque dalla guerra della natura, dalla carestia e dalla morte, nasce la cosa più alta che si possa immaginare: la produzione degli animali più elevati. Vi è qualcosa di grandioso in questa concezione della vita, con le sue molte capacità, che inizialmente fu data a poche forme o ad una sola e che, mentre il pianeta seguita a girare secondo la legge immutabile della gravità, si è evoluta e si evolve, partendo da inizi così semplici, fino a creare infinite forme estremamente belle e meravigliose.”

Il racconto  dell’avventura della costruzione di una teoria scientifica complessa ed elaborata, un esempio magistrale della padronanza del metodo scientifico, la capacità di guardare nei più piccoli particolari, senza mai perdere il disegno d’insieme. [singlepic id=202 w=200 h=314 float=left] Questo potrebbe essere un sunto, estremamente restrittivo, di molto di quello che è “L’origine delle specie“. Questo è sicuramente un libro di non facile lettura, a meno di non voler tralasciare gran parte degli esempi, cioè perdendo gran parte della meravigliosa accuratezza con cui è scritto. Spesso ho trovato necessario consultare un’enciclopedia online (leggi Wikipedia) per visualizzare e scoprire  e visualizzare alcune tra le specie citate, una esempio per tutte: gli oscuri cirripedi (se vi interessa guardatevi wikipedia in inglese che è abbastanza esaustiva). Di particolare pregio  è il modo di esporre il dipanarsi delle idee lungo i capitoli, in testa ad ognuno un piccolo annuncio di quello che si tratterà, successivamente un’analisi puntuale e un riassunto conclusivo che raccoglie le fila del discorso e evidenzia i punti più importanti: quelli veramente necessari da tenere a mente per andare avanti nella lettura senza perdersi nei  meandri dei dibattiti particolari. Certo è che questo libro, questa teoria, hanno sollevato nella storia e, ahimè, continuano a sollevare critiche di scarsa originalità. Molte di queste, infatti,  sono quelle che lo stesso Darwin rileva come punti critici per la sua teoria e discute ampiamente per la metà del testo, proponendo soluzioni e indirizzi di ricerca, che  ad oggi sono stati esplorati e dimostrati in gran parte. Un altro grande pregio del suo stile e del suo modo di raccontare la scienza,  è quello di accompagnare ogni proposizione ad una serie di esperimenti e ad una disamina di tutti i possibili punti critici, sottolineando in modo particolare quello che non è noto e quello che si può, si deve, investigare per confermare o falsificare la teoria. In definitiva, questo è un libro che ha molto da insegnare sulla radicalità del pensiero scientifico e sul modo di fare ricerca e scienza. Si può dire che abbia ereditato, in buona misura, lo sguardo e l’ampio respiro degli scritti galileiani, tenendo sullo stesso piano un’esposizione formale e corretta delle sue scoperte e un attitudine divulgativa che rende non troppo ostico l’ingresso ai profani, purché siano volenterosi e ci si dedichino con attenzione.

Concludendo veramente, un occhio di riguardo per la bella prefazione di Edoardo Boncinelli e la, ahimè solita, geremiade per gli errori di battitura di cui è disseminato il testo, quanto sarebbe bello avere quel poco di cura in più per evitare almeno queste grossolanità.

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I Have Landed, S.J. Gould – Recensione

“Gli intralci rappresentati da sistemi superati possono seminare frustrazione e discordia, ma se noi costringiamo la nostra mente a cercare soluzioni più utili e a mettere in discussione la nostra propensione ad accettare in modo passivo il pensiero tradizionale, allora potremo espandere il regno dello spazio concettuale grazie allo strumento intellettuale in apparenza più umile, ma più segnatamente efficace: lo sviluppo di un nuovo schema tassonomico per spezzare un’impasse mentale.”

Quando i fossili erano giovani, p. 195-196

Una raccolta di trenta saggi, a carattere divulgativo, del naturalista, che è in realtà un paleontologo, un tassonomo ed un esperto di evoluzione, S.J. Gould. [singlepic id=168 w=200 h=266 float=right] Un’opera costruita con l’assunto che la differenza tra un testo divulgativo ed uno per addetti ai lavori la differenza non si trovi nella profondità concettuale, ma quanto nell’uso del linguaggio. Con questa idea in mente e delle ottime capacità argomentative Gould riesce sempre a stupire ed essere profondo mostrando un’ampiezza di interessi incredibile, che stia parlando delle Farfalle di Nabokov, delle teorie evoluzionistiche di Freud o dei quadri di Frederic E. Church. La sua prosa scorre agevole e regala sempre spunti di riflessione, da bravo uomo di scienza indica sempre chiaramente ciò che deve essere approfondito o quello che è ancora una frontiera di ricerca, stimolando il lettore a farsi partecipe della riflessione e a documentarsi. In definitiva un autore da leggere e da apprezzare in tutte le sue sfumature, fosse solo anche per la dedica del libro “ai miei lettori, mie concittadini nell’antica e universale (e sempre piena di vita) Repubblica delle Lettere”.

Sempre al riguardo del restare informati, per chi fosse interessato, o anche solamente incuriosito,  qua: http://www.stephenjaygould.org/ c’è un archivio con molti suo articoli, saggi e interviste.

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